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Lei de Coulomb

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A lei de Coulomb descreve a força elétrica que existe entre duas cargas elétricas. Estabelece que cargas de mesmo sinal se repelem, enquanto cargas de sinais opostos se atraem, determinando assim a interação fundamental entre partículas carregadas.

A intensidade desta força depende da magnitude das cargas e da distância que as separa. Cargas mais altas produzem interações mais intensas, enquanto as forças de distância crescentes diminuem rapidamente. Essa relação nos permite entender como as cobranças influenciam umas às outras mesmo sem contato direto.

A lei de Coulomb constitui uma das bases do eletromagnetismo e permite explicar numerosos fenômenos físicos e tecnológicos. A partir dele são desenvolvidos conceitos como campo elétrico, potencial elétrico e comportamento de materiais condutores e isolantes, além de aplicações em eletrônica, química e física atômica.

>Modelo

ID:(1497, 'ky')


Lei de Coulomb Escalar

Descrição

Quando existem apenas duas cargas, o Força elétrica ($F$) atua na mesma direção que o Rádio ($r$) que une Carga ($q$) e Charge ($Q$), portanto o problema pode ser analisado apenas nessa direção e tratado como um sistema unidimensional.



Desta forma, obtém-se uma versão escalar da lei de Coulomb:

$F = \displaystyle\frac{1}{4\pi \cdot \epsilon_0 \cdot \epsilon }\displaystyle\frac{ q \cdot Q }{ r ^2}$

$r$
Rádio
$m$
$\epsilon$
Constante dielétrica
$-$
$F$
Força elétrica
$N$
$q$
Carga
$C$
$Q$
Charge
$C$
$\epsilon_0$
Constante de campo elétrico
8.854187e-12
$C^2/m^2N$

ID:(1697, 'gm')


Lei do vetor Coulomb

Descrição

Quando uma das cargas se move num ângulo com Posição ($\vec{r}$) que une Carga ($q$) e Charge ($Q$), não é mais suficiente trabalhar com a lei de Coulomb na forma escalar. Neste caso, Força elétrica ($\vec{F}$) depende não apenas da magnitude de Rádio ($r$), mas também do seu endereço, que é definido por Versor ($\hat{n}$):



Por esta razão, a lei de Coulomb em sua forma geral é expressa como uma equação vetorial, permitindo que a magnitude e a direção da força elétrica sejam descritas simultaneamente:

$\vec{F} =\displaystyle\frac{1}{4 \pi \cdot \epsilon_0 \cdot \epsilon }\displaystyle\frac{ q \cdot Q }{ r ^2} \hat{n}$

$r$
Distância
$m$
$\epsilon$
Constante dielétrica
$-$
$\hat{n}$
Versor
$-$
$\vec{F}$
Força
$N$
$q$
Carga de teste
$C$
$Q$
Charge
$C$
$\epsilon_0$
Constante de campo elétrico
8.854187e-12
$C^2/m^2N$



Esta expressão incorpora Constante de campo elétrico ($\epsilon_0$), correspondente à constante introduzida na formulação original, e também Constante dielétrica ($\epsilon$), que permite considerar as propriedades do meio quando as cargas não estão no vácuo.

ID:(15773, 'gm')


Dist ncia

Descrição

Distância ($r$) representa a dist ncia entre Posição 1 ($\vec{s}_1$) e Posição 2 ($\vec{s}_2$), que pode ser expressa como:



$r =| \vec{s}_2 - \vec{s}_1 |$

$r$
Distância
$m$
$\vec{s}_1$
Posição 1
$m$
$\vec{s}_2$
Posição 2
$m$

ID:(10390, 'gm')


Vers o da lei de Coulomb

Descrição

Versor ($\hat{n}$) ao longo da dist ncia entre Posição 1 ($\vec{s}_1$) e Posição 2 ($\vec{s}_2$) pode ser calculado usando a seguinte f rmula:



$\hat{n} =\displaystyle\frac{( \vec{s}_2 - \vec{s}_1 )}{| \vec{s}_2 - \vec{s}_1 |}$

$\vec{s}_1$
Posição 1
$m$
$\vec{s}_2$
Posição 2
$m$
$\hat{r}$
Versor radial (inversor)
$-$

ID:(10391, 'gm')


Lei de Coulomb com vetores de posição

Descrição

A magnitude de Força elétrica ($F$) gerada entre duas cargas, representadas por Carga de teste ($q$) e Charge ($Q$), separadas por uma distância Distância ($r$) e orientadas de acordo com a direção dada por Versor radial (inversor) ($\hat{r}$), é calculada usando Constante de campo elétrico ($\epsilon_0$) e Constante dielétrica ($\epsilon$) da seguinte forma:

equação=15773

Como ambos Distância ($r$) e Versor radial (inversor) ($\hat{r}$) podem ser expressos como uma função de Posição 1 ($\vec{s}_1$) e Posição 2 ($\vec{s}_2$) usando:

equação=10390

e

equação=10391

A força elétrica pode finalmente ser escrita como:

equação

ID:(15772, 'gm')


Lei de Coulomb

Descrição

Cálculos


Primeiro, selecione a equação:   para ,  depois, selecione a variável:   para 

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

 Variáve   Dado   Calcular   Objetivo :   Equação   A ser usado



Variáveis

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$r$
r
Distância
m
$\vec{s}_1$
&s_1
Posição 1
m
$\vec{s}_2$
&s_2
Posição 2
m
$r$
r
Rádio
m
$\epsilon$
epsilon
Constante dielétrica
-
$\hat{n}$
&n
Versor
-
$\hat{r}$
&n
Versor radial (inversor)
-
$\vec{F}$
&F
Força
N
$F$
F
Força elétrica
N
$\vec{F}$
&F
Força elétrica
N
$q$
q
Carga
C
$q$
q
Carga de teste
C
$Q$
Q
Charge
C
$\epsilon_0$
epsilon_0
Constante de campo elétrico
C^2/m^2N

ID:(1497, 0)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Chile